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// Created by liuyubobobo on 9/26/16.
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#ifndef INC_06_KRUSKAL_ALGORITHM_UF_H
#define INC_06_KRUSKAL_ALGORITHM_UF_H

#include <iostream>
#include <cassert>

using namespace std;

// Quick Union + rank + path compression
class UnionFind{

private:
    // rank[i]表示以i为根的集合所表示的树的层数
    // 在后续的代码中, 我们并不会维护rank的语意, 也就是rank的值在路径压缩的过程中, 有可能不在是树的层数值
    // 这也是我们的rank不叫height或者depth的原因, 他只是作为比较的一个标准
    // 关于这个问题，可以参考问答区：http://coding.imooc.com/learn/questiondetail/7287.html
    int* rank;
    int* parent; // parent[i]表示第i个元素所指向的父节点
    int count;   // 数据个数

public:
    // 构造函数
    UnionFind(int count){
        parent = new int[count];
        rank = new int[count];
        this->count = count;
        for( int i = 0 ; i < count ; i ++ ){
            parent[i] = i;
            rank[i] = 1;
        }
    }

    // 析构函数
    ~UnionFind(){
        delete[] parent;
        delete[] rank;
    }

    // 查找过程, 查找元素p所对应的集合编号
    // O(h)复杂度, h为树的高度
    int find(int p){
        assert( p >= 0 && p < count );

        // path compression 1
        while( p != parent[p] ){
            parent[p] = parent[parent[p]];
            p = parent[p];
        }
        return p;

        // path compression 2, 递归算法
//            if( p != parent[p] )
//                parent[p] = find( parent[p] );
//            return parent[p];
    }

    // 查看元素p和元素q是否所属一个集合
    // O(h)复杂度, h为树的高度
    bool isConnected( int p , int q ){
        return find(p) == find(q);
    }

    // 合并元素p和元素q所属的集合
    // O(h)复杂度, h为树的高度
    void unionElements(int p, int q){

        int pRoot = find(p);
        int qRoot = find(q);

        if( pRoot == qRoot )
            return;

        // 根据两个元素所在树的元素个数不同判断合并方向
        // 将元素个数少的集合合并到元素个数多的集合上
        if( rank[pRoot] < rank[qRoot] ){
            parent[pRoot] = qRoot;
        }
        else if( rank[qRoot] < rank[pRoot]){
            parent[qRoot] = pRoot;
        }
        else{ // rank[pRoot] == rank[qRoot]
            parent[pRoot] = qRoot;
            rank[qRoot] += 1;   // 此时, 我维护rank的值
        }
    }
};

#endif //INC_06_KRUSKAL_ALGORITHM_UF_H
